Введение
Сейчас практически невозможно представить себе современную жизнь без электроприборов. Уже несколько поколений удивляются и не понимают – как когда-то люди жили без такого блага цивилизации – электричества?
Недавно мне папа подарил электронный конструктор «Знаток». Я познакомился с электронными схемами. По инструкции я начал их собирать и мне стало интересно, откуда берется электрический ток и как электрический ток заставляет работать электроприборы, можно ли получить электричество в домашних условиях?
Актуальность: Актуальность работы заключается в том, что в современных условиях люди всё время сталкиваются с электричеством и электроприборами. Без электричества жизнь стала невозможной и человек должен знать от куда появляется электричество и как с ним обращаться.
Гипотеза: Электричество можно самостоятельно получить в домашних условиях.
Цель: Получение электричества в домашних условиях.
Задачи:
Рассмотреть историю электричества в нашей жизни.
Узнать бывает ли электричество безопасным.
Провести опыты, доказывающие существование электричества.
Смоделировать электрическую цепь.
Потребление электроэнергии в быту значительно увеличилось и растёт всё больше. Дома, в школе, в больнице, на заводе, под землей, под водой – всюду оно рядом с человеком. Оно движет, согревает, освещает. Электричество – очень полезно, но изучение электричества – это очень большая и сложная работа, которая требует больших знаний.
Надеюсь, изучив информацию и проведя опыты я смогу получить электричество самостоятельно и доказать гипотезу.
2.Теоретическая часть
2.1. История электричества
С чего же началась история электричества? Еще в Древней Греции учёные заметили электрические свойства натёртого янтаря, который мог притягивать кусочки ткани, нити, бумаги. Янтарь — это окаменевшая древесная смола древнейших хвойных деревьев.
Янтарь греки назвали «электрон», что означает «притягивающий к себе». Соответственно, сам термин электричество с древнегреческого означает «янтарность». Электрический ток — это движение заряженных частиц в одном направлении. [5; С. 4-5]
В конце 19 века по миру, в том числе России, прокатилась волна открытий, связанных с электричеством
220 лет назад в 1800 г. Итальянский ученый Алесса́ндро Во́льта создал первую в мире батарейку – «Вольтов столб». (см. Приложение рис. №1) Он впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток. Именем Вольты названа единица измерения электрического напряжения—вольт. [4; С. 110]
В 1872 году русский ученый Александр Лодыгин создает электрическую лампочку. (см. Приложение рис. №2)Он пропустил ток через угольный стержень в стеклянной колбе без воздуха. Его лампы стали первыми электрическими осветительными приборами на улицах Петербурга в 1873г. [4; С. 114-115]
1880 г. Американский ученый Томас Эдисон, проведя около тысячи опытов создает лампу накаливания. [4; С. 114-15]
Благодаря пытливому уму американского ученого Николы Теслы в начале 20 века на свет появилось множество изобретений: переменный ток, теневая фотография, индукционная лампа, дистанционное управление, лазер, установка для производства шаровых молний и т.д. В честь изобретателя названа единица измерения плотности магнитного потока — тесла. [4; С. 115] Также в честь изобретателя была названа автомобильная компания Tesla. (см. Приложение рис. № 3)
2.2. Электричество в нашей жизни
Электрическая энергия имеет огромное значение в жизни каждого человека. В повседневной жизни электричество сопровождает нас весь день. Ежедневно каждый человек включает телевизор, компьютер, пылесос, утюг, стиральные машины, холодильник и т.д. Оно существенно сокращает количество проделанного нами труда вручную.
На заводах или фабриках в электроэнергии нуждаются постоянно. Оно приводит в действие станки, электромашины, компьютеры. Электричество снабжает дома, при помощи трансформаторных подстанций. Работа современных средств связи, без которых мы не представляем свою жизнь — телефона, радио, телевидения, интернета — также основана на использовании электрической энергии.
Но, важно понимать, что электрическая энергия, которую мы используем, не существует в природе в готовом для потребления виде. Её нельзя добыть, как полезное ископаемое – нефть или уголь. [3; С. 121]
Основную часть электрической и тепловой энергии в России производят:
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. (см. рис. № 4.)
Атомные электростанции (АЭС), соответственно, использует энергию реактора на основе ядерного топлива. (см. Приложение рис. № 5.)
Тепловые электростанции (ТЭЦ) работают на газе, угле, мазуте и другом сырье.
В нашем городе Ижевскеэлектрическую и тепловую энергию производятдве тепловые электростанции - Ижевские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2. Этоэнергетический комплекс «два в одном»: он обеспечивает город и светом, и горячей водой с отоплением. (см. Приложение рис. № 6)
Также в природе много проявлений электричества. Например, электрические скаты используют электричество – электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и ее добывания. Пчелы во время полета накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчел. Молния - электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. [1; С. 202-203]
2.3. Опасное и безопасное электричество
Многие из нас даже не задумываются о том, что электрический ток опасен! При этом у человека нет органов чувств, которые могли бы помочь ему определить, под напряжением находится оборудование или нет. Коварность электроэнергии в том, что она не видима, не имеет цвета и запаха. Электрический ток безопасен только до тех пор, пока находиться под «замком» изоляции проводов. Поэтому, чтобы наша жизнь была безопасной необходимо соблюдать и выполнять правила обращения с электроприборами:
НЕ тяни вилку из розетки за провод.
НЕ беритесь за провода электрических приборов мокрыми руками.
НЕ пользуйся неисправными электроприборами.
НЕ оставляй включенные электроприборы без присмотра.
НЕ засовывай в электрические розетки посторонние предметы.
Но есть и безопасное электричество. Оно называется статическое -электричество. Это электрический заряд появляющийся сам по себе при трении различных предметов. Статическое электричество может накапливаться не только на предметах, но в воздухе. При длительном контакте с наэлектризованным предметом сам человек может стать носителем статического заряда. [1; С. 204-205]
Как же защититься от него?
Существуют средства и методы борьбы с статическим электричеством:
Использовать жидкости и аэрозоли для снятия статического электричества;
Носить одежду и обувь с меньшим содержанием синтетических тканей;
Проветривание и влажная уборка помещений;
Чаще принимать душ и ходить босиком.
Практическая часть
3.1. Опыты получения статического электричества
Я провел опыты со статическим электричеством. В этом мне очень помогал мой кот Тишка. Животное во время опытов не пострадало.
Опыт №1
Материал: мелкие кусочки бумаги, воздушный шарик, кот Тишка (или шерстяная ткань)
Описание опыта:
Возьмем небольшой воздушный шарик. Потрём его об кота Тишку (или шерстяную ткань) и поднесем к кусочкам бумаги, не касаясь их. Кусочки бумаги начнут подпрыгивать и приклеиваться к воздушному шарику. (см. Приложение рис. № 7,8) это означает, что в результате трения возникло статическое электричество.
Опыт №2
Материал: воздушный шарик-2 шт., шерстяная ткань.
Описание опыта:
Воздушные шарики необходимо потереть шерстяной тканью, а затем поднести их друг к другу. Воздушные шарики будут отталкиваться друг от друга теми сторонами, которые были натёрты об шерсть. Когда мы натираем воздушные шарики шерстяной тканью они получают одинаковый заряд. Одноимённые заряды отталкиваются. Поэтому шарики, имеющие отрицательный заряд, отталкиваются друг от друга. (см. Приложение рис.№ 9)
Вывод: предметы, заряженные одинаковым зарядом, отталкиваются, а с противоположными зарядами притягиваются друг к другу.
3.2. Опыты получения электрического тока
Электричество может возникнуть не только при трении. Причиной возникновения тока может быть химическая реакция. Так устроены батарейки. Из книг я узнал, что ток возникает в овощах и фруктах. [1; С. 207] Мы с папой решили сделать «природную батарейку».
Опыт № 3
Материал: лимон-3 шт., картофель 3 шт., медная и цинковая пластины, светодиод. Для измерения тока использовали специальный прибор - мультиметр.
Описание опыта:
В лимоны и картофель воткнули медную и цинковую пластины, соединили со светодиодом. Светодиод загорелся! Чтобы измерить напряжение мы подключили мультиметр. Мультиметр показал напряжение около 4 вольта. (см. рис. № 10,11)
Вывод: по проделанному опыту я сделал вывод, что электрический ток в овощах или фруктах появляется в результате химической реакции между металлом и содержащейся в овощах и фруктах кислотой. То есть фрукты и овощи действительно могут служить источником электрической энергии и из них возможно изготовить «природную батарейку».
3.3. Моделирование электрической цепи
С помощью электронного конструктора «Знаток» я собрал простую электрическую цепь. [2; С. 5-6] Электрическая цепь состоит из источника тока, потребителя тока, выключателя и провода. Затем, используя прилагаемую инструкцию, я собрал схему «летающего пропеллера». Подключил к проводам батарейку, выключатель и двигатель с летающим пропеллером. При этом ничего не происходило, потом, когда нажал на выключатель – я замкнул цепь и двигатель закрутил пропеллер. Пропеллер взлетел! (см. Приложение рис. №12)
Это значит, что ток движется по любой замкнутой электрической цепи.
Заключение
Вывод: результате моей исследовательской работы об электричестве, опытным путем я подтвердил гипотезу о возможности создания электричества в домашних условия.
Работа, которой я занимался, показалась мне очень увлекательной. Я узнал много интересного об истории электричества, об ученых и их открытиях в этой сфере. Так же я понял, как важно и жизненно необходимо электричество в современном мире.
Мною была проведена целая серия опытов по изучению статического электричества, в которых было доказано, что отрицательно и положительные заряженные частицы притягиваются друг к другу, а с одинаковым зарядом – отталкиваются.
Эксперименты подтвердили возможность создания источников тока из фруктов и овощей. Такие «природные батарейки» могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии.
Я выяснил, что собирать электрические цепи очень интересно и увлекательно, поэтому с конструктором «Знаток» я провожу много свободного времени.
Практическая значимость моей работы заключается в том, что я научился определять напряжение и силу тока с помощью мультиметра. Теперь я смогу проверить заряд любой батарейки и понять рабочая она или нет. Полученные знания помогут мне в дальнейшем при изучении такого предмета, как физика. (см. Приложение рис. №13)
Список литературы:
Живаго О. перевод с итальянского Большая книга "Почему" – Москва: изд. РОСМЭН 2003 г. 239 стр.
Инструкция к электронному конструктору «Знаток» -27 стр.
Фойер Б. перевод с немецкого В. Милютина Энциклопедия «Всё об всём» - Москва: изд. РОСМЭН 2004 г. 211 стр.
Школьник Ю.К. «Наука и техника» Полная энциклопедия – Москва изд. Эксмо 2016 г. 240 стр.
Эверетт Фелисити, Рид Струан Энциклопедия «История открытий» -Москва: изд. РОСМЭН 1995 г. 152 стр.
Приложение
Рис. № 1 Алесса́ндро Во́льта создал первую в мире батарейку – «Вольтов столб».
Рис. №2 В 1872 году русский ученый Александр Лодыгин создает электрическую лампочку
Рис. № 3 Американский ученый Никола Тесла
Рис. №4 Гидроэлектростанция (ГЭС)
Рис.№ 5 Атомные электростанции (АЭС)
Рис. № 6 Ижевская тепловая электростанция-1 (ТЭЦ-1)
Рис. № 7 Статическое электричествоРис. № 8
Рис. № 9 Одноимённые заряды отталкиваются
Рис. № 10,11 Изготовление «Природной батарейки»
Рис. № 12 Моделирование электрической цепи Рис.13 Вывод